城市交通擁擠收費：原理、要件與模型

趙 蕾

(上海大學 管理學院，上海 200444)

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城市交通擁擠收費：原理、要件與模型

趙 蕾

(上海大學 管理學院，上海 200444)

交通擁擠收費是交通需求管理(TDM)的關鍵內容之一，其基本原理，即邊際成本定價理論認為，交通擁擠的根本性原因在于出行者產生的邊際個人成本(MPC)與邊際社會成本(MSC)之間的差值。依托價格機制實現MPC與MSC的平衡與一致，可以促使交通流量的理性回歸(道路資源的合理利用)，從而有效緩解交通擁擠。交通擁擠收費的操作方案通常涉及兩個核心要件：收費對象要件指向在擁擠時段進入擁擠區域或路段的出行成本(包括消耗的時空資源和動力資源等)較高的出行者；收費標準要件一般包括交通擁擠臨界點的算定、擁擠收費的時間限定與區域限定，以及在擁擠區域內車輛行為的限定。基于上述研究，可以得出在特定時段和目標區域內，適用于不同出行者的、基于出行成本考量與選擇的擁擠收費通用模型。

交通擁擠；收費；原理；要件；模型

20世紀以來，在經歷了無數個“擁擠—擴建—擁擠”的治理怪圈之后，旨在更加科學的管理和有效利用現有交通資源的交通需求管理(TDM)理論引起了人們的關注。這一理論認為，交通擁擠的出現往往不是因為道路資源的缺乏，而是出行者對于交通資源的非理性使用。作為TDM理論的重要內容，交通擁擠收費的實質是依托價格機制，推動交通需求的理性回歸，從而達到合理利用交通資源、有效緩解交通擁擠的目的。

一、擁擠收費的原理闡釋

城市道路擁擠收費是對特定時段和路段(區域或線路)的車輛實行收費，以從時間和空間上來疏散交通量，減少繁忙時段和繁忙路段交通負荷的一種交通需求管理措施[1]。擁擠收費的實質是利用經濟學中的價格機制，抵銷擁擠帶來的諸如交通延誤、交通事故、污染和噪音等負外部效應，使其內部化。

交通擁擠收費的原理基礎源自邊際成本定價理論，即出行者在做出行選擇時，考慮的僅是自己所能感知的邊際個人成本(Marginal Personal Cost，MPC)，而不會考慮對整個交通系統產生的外部性，即邊際社會成本(Marginal Social Cost，MSC)，兩者之間的差異是導致交通擁擠的根本原因。為使整個交通系統得到最有效的利用，行駛在擁擠路段上的用戶應支付一定的費用，才能抵消他所產生的外部不經濟，使出行者所負擔的成本與其帶來的社會成本相一致[2][3][4]。

圖1中，D1D2為交通需求曲線，MPC為邊際個人成本曲線，其與ASC(平均社會成本)曲線重合，MSC為邊際社會成本曲線。

圖1 交通需求量與成本關系圖

當交通量Q

當交通量Q≥Q1時，車速下降，擁擠開始出現，車輛出行成本開始上升。同時，由于擁擠所導致的外部效應，當MPC(ASC)上升時，MSC會以更快的速度上升，因此兩條曲線發生偏離，即MPC(ASC)

根據供求平衡的原則，高峰時段對于出行者而言的最優交通量為Q3，而根據邊際收益等于邊際成本的原則，對于整個交通系統和社會成本而言，最優交通量為Q2，因為此時邊際社會費用等于需求函數的逆函數值，社會效益得到最大化。用綜合剩余最大化原理可以分析出哪一種流量最佳：

當交通量Q=Q2時，消費者剩余為ΔC2AD，生產者剩余為ΔC1AC2，生產者與消費者的綜合剩余為：ΔC2AD+ΔC1AC2=ΔC1AD；

當交流量Q=Q3時，消費者剩余為ΔC3FD，生產者的剩余為正剩余ΔC1GC3(邊際成本低于價格部分的面積)與負剩余ΔGFE(邊際成本高于價格部分的面積)之和，則生產者與消費者的綜合剩余為：ΔC3FD+ΔC1GC3-ΔGFE=ΔC3FD+C1GC3-ΔGFA-ΔAFE=ΔC1AD-ΔAFE；

由MSC和曲線D1D2所決定的綜合剩余，比由MPC(ASC)和曲線D1D2所決定的綜合剩余多出了ΔAFE。因此，由MSC曲線決定的車流量Q2為最佳流量。造成這種判斷差異的原因可以由以下換算解釋：假設一條道路上在有n輛車的情況下，車流量已經達到道路最佳容量，即Q=Q2，每輛車通過該條道路的平均社會成本為C=C2。此時在不設限的情況下，如果道路上再增加一輛車，該車輛會根據自身的判斷，認為其邊際個人成本為C2+ΔC2。而事實上，由于實際車流量Q>Q2，將會使整個交通系統進入擁擠狀態，邊際社會成本將由n·C2上升到(n+1)(C2+ΔC2)，即整個系統的總成本事實上增加了(n+1)(C2+ΔC2)-n·C2=C2+ΔC2+nΔC2，而不是新增車輛自己所感知到的C2+ΔC2。換言之，新增車輛實際所感知的成本要比其真正造成的社會成本低n·ΔC2。

上述MPC與MSC之間的差值，正是交通擁擠收費的原理基礎和核心內容。換言之，交通擁擠收費正是要通過價格機制，將出行者的邊際個人成本還原為邊際社會成本，促使非理性個體選擇導致的交通流量Q3回到最佳平衡量Q2，從而有效緩解交通擁擠。

二、擁擠收費的對象分析

本文所涉列的收費對象僅包括用于城市地面交通的普通客運類機動車，主要包括：(1)私家車；(2)出租車；(3)公務用車；(4)各政府部門、學校及企事業單位的大中型班車(校車)；(5)公交車輛。

此外，車輛出行都會耗費一定資源，通常包括：(1)時間資源；(2)動力資源；(3)空間資源；(4)難以預知的其他資源。由此，可以得出出行耗費的資源總量：

其中：

Ci為第i種車輛耗費的資源總量

ti為第i種車輛平均耗費的時間資源

(i)

ei為第i種車輛平均耗費的動力資源

(ii)

si為第i種車輛平均耗費的空間資源

(iii)

pi為第i種車輛平均承載出行個體的數量

(iv)

xi為第i種車輛平均耗費的其他資源

(v)

依據前文對交通需求量Q與成本C之間關系的分析，假設某人在相對擁擠時段(即此時段Q1

(i)私家車、出租車和公務車作如下的估計，行駛速度約在40～60km/h之間，以其時間耗費量為標準值t，公交車輛和單位班車(校車)的行駛速度約在20～40km/h之間，可以粗略認為：t1=t2=t3=t,t4=t5≈2·t。

(ii)私家車、出租車和公務車的排量約在6～12L之間，以此為標準值e，公交車輛和單位班車(校車)的排量約在20～30L之間，可以粗略認為：e1=e2=e3=e，e4=e5≈3·e。

(iii)根據我國的《汽車庫建筑設計規范》(JGJ100-98)中小型汽車和大型客車外形尺寸的數據進行約算，私家車、出租車和公務車占用的標準道路面積約為10m2，公交車輛和單位班車(校車)占用的標準道路面積約為30m2。但由于私人小汽車和公務車具有較強的私用性，某人選擇以其做為交通工具時，意味著道路上交通需求量Q和實際道路資源使用面積的增加，即s1和s3的實際值約為10m2；而出租車、公交車輛及單位班車(校車)作為(準)公共服務供給系統的一部分，在既定的運營時間始終發揮著公共運輸的功能，因此，選擇以其做為交通工具并不會導致交通需求量Q和實際道路使用面積的增加，即s2、s4和s5在計算中不會導致資源總量C的增加，可以忽略不計。

(iv)私家車、出租車或公務車做為交通工具，其承載人數為1人，而單位班車(校車)的承載人數平均約為40～80人，公交車輛的承載人數平均約為60～100人，為了便于計算，可分別取其平均值進行代入。據此可以認為：p1=p2=p3=1，p4≈60，p5≈80。

設C為車輛出行成本標準值，即C=t·e，可以進一步得出，某人在相對擁擠時段，從A地前往B地，

選擇私家車所消耗的實際資源總量約為：

≈10C+x1

選擇出租車所消耗的實際資源總量約為：

≈C+x2

選擇公務車所消耗的實際資源總量約為：

≈10C+x3

選擇單位班車(校車)所消耗的實際資源總量約為：

選擇公交車輛所消耗的實際資源總量約為

根據上述收費用戶邊際范疇內車輛消耗資源成本的計算，可以得出以下結論：

(1)通常來說，在相對擁擠時段，C1≥C3>C2>C4>C5，因此在推行交通擁擠收費方案的進程中，私家車應成為首選的收費對象。

(2)盡管從計算結果看，公務車在成本消耗上接近私家車，但私家車屬于彈性需求群體，對收費方案相對敏感，因此，在收費(成本增加)情況下，很可能會選擇替代的出行方式；而公務車屬于剛性需求群體，對價格機制相對不敏感(即使用者時間價值較高，且使用者與付費者往往不是一個主體)，因此，不宜納入擁擠收費方案的用戶范疇，而應采取其他的行政性限制方式，如限制公務車進入擁擠區域或路段的時間或次數等。

(3)公交車輛、單位班車(校車)和出租車做為相對經濟的出行方式，其優勢的發揮主要依賴于在合理總量的前提下實現資源的最優化配置，如公交優先戰略、交通線路的合理安排、車輛的科學調度等。換言之，具有公共性質的交通工具，對于有效平衡MSC的貢獻主要源于在實現公共交通運輸功能的同時，理論上不會導致交通需求總量和實際成本的增加，因此，對于此類車輛，無論是否納入收費體系，均應輔之以財政支持和政策鼓勵，以加速實現其既有資源的有效配置。

三、擁擠收費的標準體系

擁擠收費方案的標準界定，主要涉及交通擁擠臨界值的算定，以及針對系統內不同交通用戶進行收費時，所依據的時間標準、區域標準、費率標準、行為標準等的判別。

1.交通擁擠的界定標準

如前所述，交通擁擠實際上是某一時空范圍內，由于交通流量過高引起交通密度(交通負荷)過大，從而導致用戶(車輛)出行成本上升(車速減慢)的狀態。關于交通擁擠與交流流量、交通密度(交通負荷)以及行車速度等關鍵變量之間的關系，有如下表達式[5]：

在上式中，Q代表交通流量，K代表交通密度(交通負荷)，V代表行駛速度，V0代表K最小時，車輛行駛速度的最大值?？梢钥闯觯熊囁俣萔與交通流量Q之間，以及交通密度K與交通流量Q之間均為二次拋物線關系，其函數曲線分別如圖2及圖3所示：

圖2 行車速度與交通流量關系圖

圖3 交通密度(交通負荷)與交通流量關系圖

ab為自由流區，在該區內，車輛可以自由地行駛，彼此之間沒有任何干擾，車速Va-b=V最大，交通流量Qa-b和交通密度(交通負荷)Ka-b最小；

bc為穩定流區，在該區內，隨著外界車輛不斷加入，交通流量Qb-c和交通密度(交通負荷)Kb-c不斷增大，車輛因相互干擾而減速，即Vb-c不斷降低；

cd為非穩定流區，該區為假設沒有限制的條件下，外界車輛會繼續不斷加入該系統，導致的結果仍然是交通量Qc-d和交通密度(交通負荷)Kc-d不斷增大，行車速度Vc-d繼續降低，直至交通流達到飽和容量：即Q=Qd。

從節點d開始進入了交通擁擠函數理論值與實際值的分歧區域：由于交通需求總是無限增長的，如果不采取限制措施，仍然允許外界車輛進入，理論上則Q和K無限增加至Qf和Kf，則車速V不斷降低至Vf=0；但實際上，行車速度V從d點開始不斷降低，導致的結果是新增車輛無法再進入該交通系統，直至到達e點，交通密度(交通負荷)K達到極限，整個交通系統陷入癱瘓，交通流量Q和速度V的實際值均為0。

基于上述分析，當交通流量(或交通密度)達到b點或c點時，即發生或預期發生交通擁擠，從此時開始實施交通擁擠收費是有效且及時的。

目前，各國對于交通擁擠的具體界定標準尚無統一定論。例如，日本將一般道路擁擠長度1km以上和擁擠時間為10min以上定義為交通擁擠；美國將車速為22km/h以下的不穩定車流稱為擁擠車流；我國則對擁擠路口和擁擠路段分別給出了定義：車流在無信號燈控制的交叉路口外車行道上受阻且排隊長度超過250m，或車輛在信號燈控制的交叉路口，3次綠燈顯示未通過路口的狀態為擁擠路口；擁擠路段則定義為車輛在車行道上受阻且排隊長度超過1km的狀態[4]。事實上，城市發展到現階段，交通擁擠總是存在的，對于一個城市、一個區域或一個路段而言，判斷其是否處于擁擠狀態，以及是否進行擁擠收費和如何收費，還應謹慎考慮城市發展的實際水平、城市道路的路網容量(即城市路網通暢情況下所能容納的標準小型車當量)[5]，以及交通系統用戶的接受程度等要素。

2.擁擠收費的時間與區域標準

根據目前的既有研究成果，對擁擠收費的時間與區域限定，主要類型見圖4。

(1)可變費率在我國更加適用。我國城市道路擁擠的發生具有很強的時間和區域差別性，主要體現在：一是集中發生在上、下班高峰期的少數核心商務區；二是集中發生在節假日和旅游旺季的城市商業區。顯然可變費率的擁擠收費方式，能夠在一定程度上調節出行者的出行方式和時間，有效緩解城市道路交通擁擠，促進城市道路的合理化運用。

圖4 交通擁擠收費的時間與區域限定類型

注：所謂瓶頸道路一般是指進出城市或連接城市的某兩個區域數量十分有限的橋梁或隧道等構造物；非瓶頸道路則是指那些當其發生擁擠時，在一定區域范圍內尚有可替代和利用的道路資源的路段。

(2)無論是區域擁擠收費，或是單條的瓶頸或非瓶頸道路擁擠收費，其判別標準應該是唯一的，即這一區域或路段是否達到既定的交通擁擠臨界值。目前世界上實行擁擠收費的城市，收費區域多數都在10～30km2之間，但由于各國城市發展特征、空間規劃，尤其是城市規模不同，這一平均值并不具有很強的參考性，各城市仍應根據自身情況界定合理的交通擁擠臨界值，并以此作為劃定收費區域和路段的核心指標。

3.擁擠收費區域內的停車管理

如果將交通流的管理稱為動態交通管理，與之相對應的即為靜態交通管理，通常來說就是指對于城市停車行為及其所產生的社會外部成本進行管理。事實上，城市停車行為在客觀上造成了與動態交通流相似的外部性結果，因此，基本可以遵循相似的時空限定和收費標準，但額外需要強調的兩個問題是：

(1)在費率標準方面，靜態交通擁擠收費應略高于動態交通擁擠收費。這是因為，在一定區域內，停車行為所產生的社會外部成本往往比行駛在路面上的車輛更高(即由于停車行為會使得特定區域內單位時間交通流的流轉速度降低，這意味著其在該區域內停留的

時間越長，該區域內道路資源的使用者數量就越少)，而且，停車行為的持續時間往往具有更大的彈性，對價格機制更為敏感。因此，在特定區域內的擁擠收費管理中，停車費用應略高于進入該區域的處于行駛狀態的車輛收費，同時在費率變化上引導用戶最大限度的通過減少停車時間來節省個人成本。具體來說，就是提高收費標準，縮短時間單位，同時，隨時間的增加提高費率。

(2)在空間劃分上，應嚴格限制路內停車對動態交通空間的侵占。即在一定區域內停車場設施完備充足的情況下，應該盡量通過價格機制，將停放車輛引導到路外停車場地，避免或減少其占用路內資源。

而目前我國絕大多數城市的做法是：停車以小時計費；收費標準多為首小時最貴，超過1小時后收費標準逐漸降低(即停放時間越長，單位時間停放費用越低)；市中心存在大量可議價甚至免費停車場地，路面停車現象非常普遍，而且由于設施環境、安全保障等方面與路外停車場地相比處于劣勢，往往收費較低。上述收費模式，無疑與停車行為所產生的實際外部成本是相悖的，只會變相加劇區域內的擁擠程度。

四、結 論

基于上述分析，可以得出在特定時段和目標區域的條件下，適用于不同出行者的、基于出行成本考量與選擇的擁擠收費通用模型，如圖5所示。

綜上，本文得出以下基本結論：

(1)單純提高一次性使用成本(如高價車牌拍賣、征收高額車輛購置附加費等手段)來抑制消費增長，并非是從根本上緩解交通擁擠的有效對策。只有依托擁擠收費這一價格機制，提高道路資源的使用成本，才能將交通需求和交通擁擠控制在最經濟的水平上，真正實現交通資源的有效分配和合理利用。

(2)擁擠收費的首選對象應為私家車(交通供給的彈性需求群體)，而公務車(剛性需求群體且對收費價格機制不敏感)和公共車輛(包括公交車輛、出租車、班車、校車等)不宜納入擁擠收費的對象范疇。

(3)擁擠界定標準及收費標準，應基于b或c值的計算(參見圖2、圖3及其詳解)，結合當地城市交通系統的實際情況與用戶接受程度來確定。

圖5 擁擠收費的一般通用模型

(4)就擁擠收費的時間標準與區域限定而言，一方面，可變費率的收費方案更適用于我國大中型城市；另一方面，無論選擇特定區域或單條道路擁擠收費，都應以該區域或路段的交通擁擠臨界值為核心標準。

(5)交通擁擠收費方案(本質上是一種動態交通管理)必須結合擁擠區域內的停車收費方案(靜態交通管理)共同推行，即在對進入擁擠區域的車輛進行收費的同時，提高擁擠區域內停車收費標準，縮短停車計時單位，同時嚴格限制擁擠區域內的路內停車。

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Urban Traffic Congestion Charging:Principle, Factors, and Model

ZHAO Lei

(School of Management, Shanghai University, Shanghai 200444, China )

Traffic congestion charging is one of the core contents of TDM, and it is based on marginal cost pricing theory.The theory regards the difference between MPC and MSC as the fundamental reason for traffic congestion, and thinks that the balance of MPC and MSC, relying on the price mechanism, can realize a reasonable usage of traffic resources and ease traffic congestion effectively.The plan of traffic congestion charging involves two core elements:the charging objects include the travelers who pay more cost and enter crowded areas at congestion time; the charging standards include the definition of the traffic congestion, the qualification of congestion time, the congestion regional and the vehicle behavior.Based on the above study, we can get the universal congestion charging model in the specific time and target area conditions, which applies to different travelers based on consideration and choice of their cost.

traffic congestion; charging; principle; factors; model

2015-11-26;

2016-01-28

教育部人文社會科學青年基金項目：“我國大型城市交通擁堵問題：政策績效與治理機制研究”(11YJC630295)

趙蕾(1979-)，女，吉林四平人，副教授，博士，主要從事績效管理研究，E-mail:jolly1949@126.com。

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1008-407X(2016)04-0125-06